生态技术策略应用成效

0引言

生态建筑是建筑生态学研究的产物，是将建筑作为生态圈内的一个生命体来考虑其与整个生态圈的关系。对于其定义，从狭义上来说，是一种能够与自然和谐、节能高效、可循环再生、健康无害的人居空间环境;从广义上来说，它是以保障生态系统的良性循环为原则、以生态经济为基础、以生态社会为内涵、以生态技术为支撑、以生态环境为目标而建立的一种体系［1］。

建筑生态技术策略是为了实现生态建筑的设计目标而采取的各种技术或非技术手段的统称，它是建筑生态学中的技术应用部分，其内容呈现多样化特征。采用何种建筑生态技术策略要“因地制宜”，即应根据各地区的环境、气候、经济、技术、文化的发展情况选择“适宜技术”。这里所指的“适宜技术”不是一个绝对概念，它可以是传统技术策略，可以是高新技术策略，也可以是介于其间的中低技术策略。对于某一地区，或只选其一、或两者混合使用、或全部采用，只要是适合当地环境的、能最大限度实现生态建筑设计目标的都可称为“适宜技术”。

建筑生态技术策略只是人类社会生态化进程中众多学科生态技术策略的一个分支部分，但它与其它学科有着紧密的联系。建筑生态技术策略不是固定不变的，随着人类认知程度的提高、其它相关学科的进步和生态建筑的发展，建筑生态技术策略也是动态向前发展变化的。因此，建筑生态技术策略的研究工作要以其所处的时代背景为基础，任何脱离实际的研究都将无益于建筑的生态化进程。

诺曼•福斯特是当今世界上最富有成就的著名建筑师之一，他是高技派的代表人物。提起他，人们自然而然地就会将其与林立的钢架及高科技材料构件联系在一起，但同时他也是生态建筑的领军人物，他运用生态学的原理，以高信息、低能耗、可循环和自调节性的绿色生态设计观念去创造一个生态节能的系统，通过“技术性思维”来改变传统的设计观念。诺曼•福斯特有许多为人们熟知的作品，如德国法兰克福商业银行总部、柏林国会大厦、法国加里艺术中心、日本东京千年塔、英国伦敦市政厅、瑞士再保险大楼、中国香港国际机场、中国首都国际机场扩建工程等。他对新技术的谙熟，尤其是对生态技术的大胆使用，为他的建筑创作增添了极大的魅力。本文将以诺曼•福斯特的作品为出发点，阐述生态技术策略在建筑设计中的应用。

1德国法兰克福商业银行总部大楼

德国法兰克福商业银行总部大楼位于法兰克福市中心(见图1)，建于1997年，高298m，是当时欧洲最高的建筑物，也被誉为“世界上第一座高层生态建筑”，是生态建筑与高新技术相结合———“生态高技建筑”的典范［2］。它将绿色生态体系移植到了建筑内部，既可以借助其自然景观软化建筑的硬质，达到与周围环境和谐共生的目的，同时又能协同机械调控系统，使建筑内部具有良好的室内气候条件和较强的气候调节能力，创造出生态宜人的建筑空间环境。

法兰克福商业银行总部大楼的平面成三角形，标准层由3个花瓣形的形体围绕中茎———中庭构成(见图2和图3)。在任何一层平面，3片“花瓣”中的其中2片是办公空间，第3片设计为花园，中庭则为自然通风道。这些花园设计有3层楼高，并环绕中庭盘旋错落上升，即沿建筑的三边交错排列，这一手法使得每一层都能获得很好的视野。花园根据方位种植各种植物和花草:南面的花园是地中海风情、西面的花园是北美洲风情、东面的花园则是亚洲风情，花园的设计将自然景观引入到了建筑内部，并与内部环境相融合，整个建筑由此形成了多个朝向不同的空中花园，营造出了令人愉快和舒适的“绿色”办公环境，避免了大面积连续办公空间给人的重复单调感。同时，空中花园的设计能够让自然光照射到每一翼的办公室内，可以满足德国建筑标准“所有的工作人员距离窗口不能超过7.5m”的要求。此外，办公区各部分既有适宜管理的尺度，又有足够的进深使周围的专用办公室能面对一个随意的内部空间，提供了一种没有严格等级划分，能促进相互交流的办公氛围。

该建筑另具特色的设计是自然通风外墙。在一栋高层建筑里，完全采用开启的窗户进行通风会使机械系统失去平衡，甚至一个微小的开口都能吸入空气，使表面形成一个大漩涡。为了能够达到自然通风效果，诺曼•福斯特设计了一个能随气候变化调节的双层玻璃幕墙，它包括固定的外层(高压吸热的单层玻璃)、中间通气层和内层可开启的双层玻璃窗。外层玻璃是用来遮风挡雨和抵御气候变化的屏障;内层可开启的双层玻璃窗不仅可以从室外获得新鲜空气，起到室内自然通风换气和排烟的作用，而且可以减少空调系统的投资和能耗。两层玻璃幕墙之间形成的通气层能调节夹层内的空气温度，并可有效防止热空气凝聚。在冬天办公室供暖时，使用者能够关闭内层窗来抵御外面的冷空气，同时空气夹层通过气流速度的减小及夹层内空气温度的提高来减弱玻璃表面的热传递，以减少建筑物内部的热损失(见图4);在夏季，当阳光的辐射热使空气夹层内温度上升并产生向上的气流时，可通过外层玻璃幕墙窗台处的进风口让新鲜空气自然进入夹层内，并通过外层玻璃幕墙百页窗外的出风口将热气流自然排出，以此进行循环(见图5)。

据推测，大楼利用建筑巨大中庭的热压作用实现了60%的自然通风，并因此闻名于世。自然通风可以在过渡季节提供新鲜空气并实现降温，也可以在空调供冷季节利用夜间通风降低围护结构和家具的蓄热量，减少第2天空调系统的启动负荷。试验结果表明:充分的夜间通风可使白天的室温降低2～4℃。同时，外层玻璃幕墙中的百叶窗可以控制采光量，使得全年大部分时间都能获得良好的采光，因此大厦也获得了“带有空间花园的能量搅拌器”的美称［3］。

2英国伦敦市政厅

伦敦市政厅是英国首都最重要的新建筑物之一，它的设计力求能够表达国家民主制度实施过程的公开性，同时也显示了作为一座公共建筑，它在整体上的可持续性和保护环境不受污染的潜能。